Vòng năng lượng trên Trái Đất, nhiên liệu hoá thạch, năng lượng tái tạo
Truy được một nguồn năng lượng về gốc của nó, giải thích vì sao nhiên liệu hoá thạch có hạn và gây hại, rồi chọn nguồn tái tạo hợp với một địa phương.
Ứng với SGK Kết nối tri thức: Bài 16, Bài 17
⚡ Nhớ nhanh
- 1Gần như mọi năng lượng trên Trái Đất bắt nguồn từ Mặt Trời, trực tiếp hoặc qua nhiều mắt xích. Ba ngoại lệ: hạt nhân, địa nhiệt, thuỷ triều.
- 2Nhiên liệu hoá thạch (than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên) là năng lượng Mặt Trời cất giữ qua quang hợp, vùi lấp hàng triệu năm. Dùng nhanh hơn hình thành hàng triệu lần nên có hạn.
- 3Đốt chúng thải CO₂ gây hiệu ứng nhà kính (Trái Đất nóng lên) và SO₂ gây mưa acid.
- 4Năng lượng tái tạo (Mặt Trời, gió, nước, sinh khối, địa nhiệt, thuỷ triều, sóng biển) bổ sung trong thời gian ngắn, ít phát thải CO₂.
- 5Hạn chế chung: phụ thuộc thời tiết, địa điểm, chi phí đầu tư ban đầu cao, cần diện tích lớn. Không nguồn nào hoàn toàn sạch.
- 6Chọn nguồn thì bám điều kiện địa phương (nắng, gió, sông dốc, phụ phẩm nông nghiệp) và quy mô sử dụng.
👀 Nhìn là hiểu
Chọn một nguồn năng lượng và xem chuỗi chuyển hoá đi ngược về đâu. Nguồn nào dừng ở Mặt Trời, nguồn nào không?
Truy ngược: nó từ đâu mà có?
- Than đábắt nguồn từ
- Xác thực vật cổ đại vùi lấp hàng triệu nămbắt nguồn từ
- Thực vật quang hợpbắt nguồn từ
- Ánh sáng Mặt Trời
Chọn một nguồn năng lượng
Than đá
Gốc là Mặt Trời, sau 3 mắt xích.
- ⛔ Không tái tạo, có hạn
- Đốt thải nhiều CO₂ (hiệu ứng nhà kính)
Đốt than là giải phóng năng lượng Mặt Trời đã cất giữ hàng trăm triệu năm. Dùng nhanh hơn hình thành hàng triệu lần nên có hạn.
1 ☀️ Năng lượng bắt nguồn từ Mặt Trời
Cần nhớ
- ✦Gần như toàn bộ năng lượng trên Trái Đất đến từ Mặt Trời, trực tiếp hoặc qua nhiều bước chuyển hoá. Ví dụ: gió là do Mặt Trời đốt nóng không khí không đều.
- ✦Vòng năng lượng: Mặt Trời → cây quang hợp → động vật ăn cây → xác vùi lấp hàng triệu năm → than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên.
- ✦Năng lượng đi qua Trái Đất chứ không tích lại: vào dưới dạng ánh sáng Mặt Trời, ra dưới dạng nhiệt bức xạ vào vũ trụ.
- ✦Ba nguồn không từ Mặt Trời: hạt nhân (từ hạt nhân nguyên tử), địa nhiệt (từ lòng Trái Đất), thuỷ triều (chủ yếu từ Mặt Trăng).
Năng lượng Mặt Trời đi đâu
| Đường đi | Ví dụ |
|---|---|
| Trực tiếp | Pin mặt trời, sưởi ấm, phơi khô |
| Qua khí quyển | Đốt nóng không đều ⇒ gió. Bốc hơi nước ⇒ mưa ⇒ thuỷ điện |
| Qua sinh vật | Quang hợp ⇒ sinh khối, thức ăn. Vùi lấp hàng triệu năm ⇒ nhiên liệu hoá thạch |
| Không từ Mặt Trời | Hạt nhân, địa nhiệt, thuỷ triều (từ Mặt Trăng) |
Dạng bài
Truy nguồn gốc năng lượng về Mặt Trời
- 1 Viết nguồn cần xét ở đầu chuỗi (than đá, gió, thuỷ điện…).
- 2 Hỏi liên tiếp "nó từ đâu mà có?", ghi từng mắt xích: vật chất hay hiện tượng nào cung cấp năng lượng.
- 3 Dừng khi gặp ánh sáng Mặt Trời (nguồn gốc là Mặt Trời), hoặc gặp lòng Trái Đất, Mặt Trăng, hạt nhân (không từ Mặt Trời).
- 4 Kiểm tra: đọc ngược chuỗi từ Mặt Trời xuống thấy mỗi mắt xích sinh ra mắt xích sau ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: Không phải mọi nguồn đều từ Mặt Trời: địa nhiệt lấy nhiệt từ lòng Trái Đất, thuỷ triều chủ yếu do Mặt Trăng. Chuỗi của chúng không dừng ở Mặt Trời.
Chứng minh năng lượng trong một cục than có nguồn gốc từ Mặt Trời.
Hướng dẫn giải
2 🛢️ Nhiên liệu hoá thạch và vì sao có hạn
Ba loại nhiên liệu hoá thạch
| Loại | Hình thành từ | Dùng chủ yếu |
|---|---|---|
| Than đá | Xác thực vật vùi lấp | Nhiệt điện, luyện kim |
| Dầu mỏ | Xác sinh vật biển | Xăng dầu, hoá chất, nhựa |
| Khí tự nhiên | Cùng nguồn với dầu mỏ | Đun nấu, nhiệt điện, phân đạm |
Cần nhớ
- ✦Nhiên liệu hoá thạch có nguồn gốc hữu cơ: là xác sinh vật biến đổi qua hàng trăm triệu năm. Vì thế đốt được, còn đá thường thì không.
- ✦Đốt than thực chất là giải phóng năng lượng Mặt Trời đã cất giữ từ rất lâu.
- ✦Chúng cần hàng triệu năm để hình thành, ta dùng nhanh hơn tốc độ hình thành hàng triệu lần ⇒ không tái tạo, dùng hết là hết.
Dạng bài
Giải thích vì sao nhiên liệu hoá thạch "có hạn"
- 1 Nêu thời gian hình thành của chúng (hàng trăm triệu năm).
- 2 Nêu thời gian khai thác và dùng (vài trăm năm).
- 3 So sánh hai tốc độ, rút ra kết luận: không tái tạo được trong đời sống con người.
- 4 Kiểm tra: có đủ hai vế "hình thành chậm" và "dùng nhanh" ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: "Còn nhiều trong lòng đất" không có nghĩa là vô hạn. "Có hạn" so tốc độ dùng với tốc độ hình thành, không phải so với lượng còn lại hôm nay.
Vì sao nói nhiên liệu hoá thạch "có hạn" dù trong lòng đất vẫn còn nhiều?
Hướng dẫn giải
3 🌫️ Tác hại với môi trường
Cần nhớ
- ✦Đốt nhiên liệu hoá thạch thải CO₂: khí này giữ nhiệt trong khí quyển, gây hiệu ứng nhà kính, Trái Đất nóng lên.
- ✦Đốt chúng còn thải SO₂, gây mưa acid.
- ✦Khí hậu ổn định khi năng lượng vào bằng năng lượng ra. Khí nhà kính giữ bớt nhiệt đi ra nên cán cân lệch, đó là cơ chế nóng lên toàn cầu.
- ✦Hại lâu dài (nóng lên) nghiêm trọng hơn khói bụi trước mắt, vì khó đảo ngược.
Dạng bài
Giải thích vì sao đốt nhiên liệu hoá thạch làm Trái Đất nóng lên
- 1 Nêu chất thải: đốt nhiên liệu hoá thạch sinh CO₂.
- 2 Nêu tác dụng của CO₂: giữ nhiệt, làm nhiệt bức xạ ra vũ trụ ít đi.
- 3 Kết luận cán cân lệch: vào nhiều hơn ra, nhiệt tích lại, Trái Đất nóng lên.
- 4 Kiểm tra: chuỗi đủ ba mắt xích CO₂ → giữ nhiệt → nóng lên ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: Hiệu ứng nhà kính do CO₂ (và các khí nhà kính), không phải do khói bụi hay SO₂. SO₂ gây mưa acid, hai hậu quả khác nhau.
Vì sao đốt nhiều than làm Trái Đất nóng lên?
Hướng dẫn giải
4 🌬️ Các nguồn năng lượng tái tạo
Cần nhớ
- ✦Năng lượng tái tạo được bổ sung lại trong thời gian ngắn: Mặt Trời, gió, nước, sinh khối, địa nhiệt, thuỷ triều, sóng biển.
- ✦Ưu điểm chung: gần như vô tận, ít phát thải CO₂, giảm phụ thuộc nhiên liệu nhập khẩu.
- ✦Hạn chế chung: phụ thuộc thời tiết, địa điểm, chi phí lắp đặt ban đầu cao, cần diện tích lớn.
- ✦Không nguồn nào hoàn toàn sạch: đập thuỷ điện đổi dòng sông và dân cư, pin mặt trời hết hạn là rác thải cần xử lí. Chỉ là ít hơn nhiều so với hoá thạch.
Ưu điểm và hạn chế
| Nguồn | Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|---|
| Mặt Trời | Lắp được trên mái nhà, không ồn | Chỉ ban ngày, phụ thuộc mây |
| Gió | Chạy được cả đêm, đất dưới vẫn canh tác được | Ồn, phụ thuộc gió, ảnh hưởng chim |
| Thuỷ điện | Ổn định, công suất lớn, điều tiết lũ | Phải làm đập, di dời dân, đổi dòng sông |
| Sinh khối | Tận dụng rác và phụ phẩm | Vẫn có khí thải, cần thu gom |
| Thuỷ triều | Rất đều đặn, dự đoán trước được | Chỉ vài nơi có địa hình phù hợp |
Mẹo nhớ
- ✦Tái tạo ≠ vô hại. Tái tạo là bổ sung nhanh, còn "ít phát thải" chỉ là so sánh với hoá thạch.
- ✦Điện mặt trời ban đêm không phát điện. Muốn dùng liên tục phải có ắc quy tích trữ hoặc nối lưới điện quốc gia.
- ✦Phải rất nhiều tua-bin hoặc tấm pin mới thay được một nhà máy nhiệt điện: cái giá thật là diện tích đất và tính bấp bênh theo thời tiết.
5 🗺️ Chọn nguồn năng lượng phù hợp
Chọn nguồn theo điều kiện địa phương
| Địa phương có | Nên dùng | Ví dụ ở Việt Nam |
|---|---|---|
| Nhiều nắng | Điện mặt trời | Miền Trung, Nam Bộ, Tây Nguyên |
| Nhiều gió | Điện gió | Ven biển Nam Trung Bộ, Tây Nam Bộ |
| Nhiều sông dốc | Thuỷ điện | Tây Bắc, Tây Nguyên |
| Nhiều phụ phẩm nông nghiệp | Sinh khối, khí biogas | Đồng bằng sông Cửu Long |
Dạng bài
Chọn nguồn năng lượng cho một địa phương
- 1 Liệt kê điều kiện có sẵn (nắng, gió, sông dốc, phụ phẩm).
- 2 Xét quy mô: hộ gia đình, hay trang trại, nhà máy.
- 3 Chọn nguồn khớp điều kiện và quy mô, rồi nêu một hạn chế và cách khắc phục (ắc quy, nối lưới…).
- 4 Kiểm tra: nguồn chọn dùng đúng điều kiện đã liệt kê, và hạn chế đã có cách xử lí ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: Cùng một vùng nắng nhiều và gió mạnh, quy mô khác thì nguồn tối ưu khác: hộ gia đình chọn điện mặt trời áp mái, trang trại lớn mới chọn điện gió.
Một hộ gia đình ở Ninh Thuận (nắng nhiều và gió mạnh nhất cả nước) muốn tự sản xuất điện. Nên chọn nguồn nào? Vì sao?
Hướng dẫn giải
Vì sao chưa thể chuyển hoàn toàn sang tái tạo ngay
- ✦Điện mặt trời, điện gió phụ thuộc thời tiết nên nguồn không ổn định.
- ✦Hệ thống tích trữ (ắc quy quy mô lớn) hiện còn rất đắt.
- ✦Lưới điện phải nâng cấp để nhận nguồn phân tán, thay đổi liên tục. Vì vậy chuyển đổi dần dần, kết hợp nhiều nguồn bù cho nhau.
- ✦Việt Nam mạnh về điện mặt trời (nhiều nắng) và điện gió (bờ biển hơn 3000 km).
✏️ Luyện tập
Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần cách làm.
Nguồn gốc năng lượng
- 1Nhận biết
Nguồn gốc của hầu hết năng lượng trên Trái Đất là:
- 2Nhận biết
Gió là một dạng năng lượng bắt nguồn từ:
- 3Thông hiểu
Nguồn năng lượng nào KHÔNG bắt nguồn từ Mặt Trời?
- 4Thông hiểu
Thứ tự đúng của chuỗi chuyển hoá dẫn tới thuỷ điện là:
- 5Vận dụng
Vì sao nói năng lượng trong một cục than có nguồn gốc từ Mặt Trời?
Nhiên liệu hoá thạch
- 1Nhận biết
Nhóm nào gồm toàn nhiên liệu hoá thạch?
- 2Thông hiểu
Than đá được hình thành từ:
- 3Thông hiểu Đốt than thực chất là giải phóng năng lượng của đã được cây cất giữ từ hàng trăm triệu năm trước.
- 4Vận dụng
Dưới lòng đất vẫn còn nhiều dầu mỏ nhưng vẫn gọi là "có hạn" vì:
Tác hại với môi trường
- 1Nhận biết
Đốt nhiên liệu hoá thạch thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính chủ yếu là:
- 2Thông hiểu
Khí SO₂ thải ra khi đốt nhiên liệu hoá thạch chủ yếu gây ra:
- 3Thông hiểu
Nhận định nào ĐÚNG về tác hại của nhiên liệu hoá thạch?
- 4Vận dụng
Khí nhà kính làm Trái Đất nóng lên theo cơ chế nào?
Năng lượng tái tạo
- 1Nhận biết
Nguồn năng lượng nào sau đây là tái tạo?
- 2Thông hiểu
Hạn chế chung của điện mặt trời và điện gió là:
- 3Thông hiểu
Nhận định nào ĐÚNG về năng lượng tái tạo?
- 4Vận dụng
Nhà bạn lắp điện mặt trời nhưng muốn có điện cả ban đêm. Cách hợp lí là:
Chọn nguồn cho địa phương
- 1Nhận biết
Vùng có nhiều sông dốc nên ưu tiên phát triển:
- 2Thông hiểu
Việt Nam có tiềm năng lớn nhất về:
- 3Thông hiểu
Vùng đồng bằng có nhiều rơm rạ và phụ phẩm nông nghiệp thì nên tận dụng:
- 4Vận dụng
Hộ gia đình ở nơi nắng nhiều và gió mạnh nên chọn nguồn nào?
- 5Vận dụng
Vì sao chưa thể chuyển hoàn toàn sang năng lượng tái tạo ngay lập tức?
🎯 Chủ điểm này ra kiểm tra và thi chuyên thế nào?
- •Bài kiểm tra thường hỏi nguồn gốc năng lượng (nhận ra nguồn không từ Mặt Trời) và vì sao nhiên liệu hoá thạch có hạn.
- •Hay có câu giải thích cơ chế nóng lên toàn cầu hoặc ưu, nhược điểm một nguồn tái tạo, nên cần nêu đủ chuỗi nguyên nhân.
- •Dạng chọn nguồn năng lượng cho một địa phương thường gặp ở câu vận dụng: nêu điều kiện, chọn nguồn, nói một hạn chế và cách khắc phục.
8. Tính chất của kim loại và dãy hoạt động hoá học